皮书观点
2023年11月14日,中国社会科学院日本研究所及社会科学文献出版社共同发布了《日本经济蓝皮书:日本经济与中日经贸关系研究报告(2023)——日本的“双碳”政策与实践》。
日本政府于2013年实现碳达峰,并完成《京都议定书》承诺2008~2012年平均排碳量与基准年1990年相比下降6%的目标。日本实现这一目标的主要手段有两个:一是森林固碳,二是积极参与碳交易国际合作。这两个手段的碳汇能力都非常强,但是自身都存在不足之处。森林固碳依赖树木的光合作用,日本森林面积较大,森林存量碳汇能力大,但是成长潜力有限,长期来看只能基本维持现有规模,或者略有增长;而碳交易国际合作只是通过碳交易获得更多排放权,在纸面上达成排放目标,日本的实际排放量并没有因此减少。
在这样的背景下,CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage,碳捕获、利用、封存)以巨大的碳汇潜力优势成为未来日本固碳产业的重要发展方向。CCUS主要由分离与回收、有效利用和封存三大技术板块组成。目前分离与回收主要方法有吸收法、吸附法、膜分离法、升华法等。该技术的主要应用之一是从火力发电厂等设施排出的气体中大量回收高纯度CO2。火电厂常用的方法是吸收法,具体是通过让排出的气体与胺溶液接触,让胺溶液吸收CO2;回收完成之后将含有CO2的胺溶液加热至120℃,CO2就被分离出来。CCUS技术主要分为CCU(Carbon Capture and Utilization,碳有效利用)和CCS(Carbon Capture and Storage,碳捕获与封存)两大部分,CCU是指,将CO2转化成燃料或塑料等资源,以及直接利用CO2本身。CCU的特点是在转化过程中需要消耗能源,因此应研究利用可再生能源支持转化的方法,以便推进CO2的绿色利用。CCS是指,将生产活动中释放的CO2在扩散到大气之前,利用地中、海底、生物等形式将其隔离,进行长期封存。例如海底封存是将CO2封存在地下800米或更深的“储层”中,其中的砂岩缝隙较多可以用来封存CO2。同时,为了避免CO2泄漏,储层上面需要有一层覆盖泥岩组成的“遮蔽层”才能构成储存条件。日本沿海地区火力发电厂较多,比较适宜就地分离与回收CO2,然后向海底封存。将CO2注入海底有两种方法:一种是通过管道注入;另一种是在管道不能直接将CO2送达岩层时,可以用船舶运输,因此需要开发CO2运输船以及从船舶向海底注入CO2的设备。
国际能源署(IEA)预测,2030年全世界基于CCUS的CO2吸收量可达16亿吨,2050年将增至2030年水平的约5倍,即76亿吨。日本已开启苫小牧大规模CCUS验证项目。尽管如此,日本的CCUS还处于起步阶段,虽然苫小牧的验证试验非常成功,但是与美欧国家还存在一定差距,中国的首个百万吨级CCUS项目已经于2022年8月正式投产。相比之下,日本的发展较为落后,很多项目处于预可研和初步试验阶段,离投产和商用都还有一定距离。未来日本将加速实现CCUS商用化,同时通过技术进步提升包括森林在内的整个生态系统的碳汇能力。
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